煤层气的排采采用排水采气的方式,具有“水携气”的特点,这就要求排采设备具有多相混抽能力,本研究室研制了一种煤层气开采用多相混抽泵增压单元,为了研究增压单元的混抽性能,设计搭建了煤层气开采用多相混抽泵试验装置。首先,进行了试验装置试验原理分析并确定试验所需测量物理量,提出了两种泵级增压单元轴向布置方案,对比了两种方案的优缺点,并选择了叶导轮整体压紧式结构方案。设计了实验装置泵级主体布置方案,完成了气相与液相管线布置设计,电机与联轴器的选取,制订了试验步骤。其次,完成试验装置主体结构零件的设计,包括台架、泵头支撑零件、泵头、泵座、内泵壳、外泵壳、键、轴等零件的设计以及重要零件的校核,完成零件的三维建模以及工程图绘制。分析了试验装置的泄露点并设计相应的O型圈静密封和集装式机械密封。再次,通过对煤层气开采用多相混抽泵试验装置转子进出口压差力、流体动反力和叶轮自重三个轴向分力的分析,得出十级增压单元总轴向力计算方法。设计相应的平衡装置,完成装置三维图和工程图绘制,提出了3种轴向力测量方案。完成实验装置所用测量仪器选型,利用solidworks对试验装置三维建模装配并进行干涉检查,对加工好的零件进行实物组装完成实验装置的装配。最后,利用煤层气开采用多相混抽泵试验装置成功地进行了单相纯液和气液多相流工况下的外特性试验,绘制外特性曲线,对煤层气开采用多相混抽泵进行了总理评价,试验结果比较理想,同理论分析结果相符合,其气液混抽效果满意,满足设计要求,适合煤层气井的排采。